Los científicos han creado recientemente una maravillosa variedad de mini cerebros, cultivos tridimensionales de células neuronales que modelan las propiedades básicas de los cerebros vivos, pero un nuevo hallazgo podría aumentar la creciente excitación del campo en una "vena" completamente nueva:Los mini cerebros de la Universidad de Brown ahora también desarrollan vasos sanguíneos.
Las redes de capilares dentro de las pequeñas bolas de las células del sistema nervioso podrían permitir nuevos tipos de investigaciones de laboratorio a gran escala sobre enfermedades, como derrames cerebrales o conmociones cerebrales, donde la interacción entre el cerebro y su sistema circulatorio es primordial, dijo Diane Hoffman-Kim, autor principal del estudio en The Journal of Neuroscience Methods . Más fundamentalmente, la vasculatura hace que los mini cerebros sean modelos más realistas de noggins naturales.
"Esto es emocionante porque los cerebros reales tienen vasculatura", dijo Hoffman-Kim, profesor asociado de ciencias médicas y de ingeniería en Brown. "Confiamos en ello. Para que nuestras neuronas hagan lo suyo, tienen que estar cerca dealgunos vasos sanguíneos. Si vamos a estudiar modelos de laboratorio del cerebro, nos encantaría que también tuvieran vasculatura ".
Aprovechar al máximo los mini cerebros
Especialmente porque los científicos pueden hacerlos por cientos, los mini cerebros son prometedores no solo para avanzar en la investigación médica y científica, sino también para hacerlo con menos necesidad de modelos animales. El laboratorio de Hoffman-Kim describió por primera vez su método de mini cerebro en2015. Si bien los tejidos diseñados parecían relativamente simples en comparación con algunos otros, también eran relativamente fáciles y económicos de fabricar.
Pero lo que había pasado desapercibido en ese momento, incluso para los inventores, era que las pequeñas esferas de 8,000 células cultivadas a partir de células de ratón eran capaces de desarrollar un sistema circulatorio elemental.
Solo como miembros del laboratorio, incluida la autora principal y alumna de Brown Graduate School, Molly Boutin, continuó trabajando y estudiando los mini cerebros descubrieron que después del tercer día de cultivo, aproximadamente dos tercios de los mini cerebros habían crecidoredes de tejido no neural. Una inspección más cercana reveló que estos enredos de espagueti eran tubos autoensamblados es decir, que simplemente crecieron hechos de células y proteínas que se encuentran en los vasos sanguíneos.
El nuevo estudio presenta una amplia variedad de experimentos de imágenes en los que las técnicas de tinción y fluorescencia revelan esos diferentes tipos de células y proteínas dentro de las mini esferas cerebrales. El estudio también documenta su integración con los tejidos neurales. Secciones transversales bajo un electrón de transmisiónMientras tanto, el microscopio muestra que los capilares son tubos huecos que podrían transportar sangre.
Por supuesto, no hay sangre en un mini cerebro pequeño, dijo Hoffman-Kim. Existen en una placa de agarosa, no en un animal vivo. Pero actualmente está trabajando con un colega en Brown para diseñar una forma de conectar elmini cerebros con un aparato microfluídico que podría producir una fuente externa de circulación a través de un mini cerebro.
"Hemos esbozado algunas servilletas juntas", bromeó.
Reconoció que las redes capilares no son tan densas como lo serían en un cerebro real. El estudio también muestra que no duran más de una o dos semanas.
Nueva investigación
Consciente tanto de sus limitaciones como de su potencial, el laboratorio de Hoffman-Kim ya ha comenzado experimentos para aprovechar la presencia de vasculatura. La segunda autora del estudio, Liana Kramer, estudiante de último año de Brown, ha comenzado a analizar qué sucede con la vasculatura y las células neurales.cuando los mini cerebros se ven privados de oxígeno o glucosa. Más tarde, ese mismo banco de pruebas podría usarse para examinar la diferencia que hacen diferentes medicamentos u otros tratamientos.
La vasculatura es particularmente importante no solo porque suministra oxígeno, glucosa y medicamentos a las células cerebrales, sino también porque la investigación muestra que en los accidentes cerebrovasculares, la enfermedad de Alzheimer y las lesiones cerebrales, el cerebro a veces intenta rediseñar su vasculatura para compensar lo que le está sucediendo.Los mini cerebros podrían permitir a los investigadores observar tales respuestas en medio de diferentes condiciones y tratamientos creados por el laboratorio, dijo Hoffman-Kim.
"Podemos estudiar una variedad de condiciones de lesiones, varios medicamentos que se están probando y varias condiciones, como accidente cerebrovascular y diabetes, juntos", dijo.
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Materiales proporcionados por Universidad de Brown . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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